转自：http://blog.csdn.net/xuelin273/article/details/38646765
usb热插拔，即usb设备可以实现即插即用，像U盘一样，插到电脑里就可以用，不用时可以直接拔除，这个动作不会影响USB设备使用性能。
在linx 系统中，usb热插拔由两部分方面共同实现，即内核空间和用户空间，内核由一个守护进程实现，用户空间由udev 程序实现。在内核空间里，有一个专门用于监控usb hub的状态的守护进程，守护进程通过等待队列实现，等待队列平时处理休眠状态，当usb hub上状态变化时(即有usb设备从usb hub上插入或拔出)时，便会去唤醒等待队列，然后去实现usb设备枚举，枚举成功后，向linux系统注册usb设备，并通过kobject_event通知用户空间，有设备插入或拔出，用户空间里有一个专门用于实现动态加载设备节点的程序udev,当它收到内核通知后，能够动态创建usb设备节点，这样便实现了usb的热插拔。
本文主要从usb设备枚举最基本的几个方面进行讲解，即usb守护进程、守护进程如何唤醒、被谁唤醒。
一.守护进程
在linux系统中，usb是一个相对比较复杂的子系统，所以usb子系统的初始化过程 也相对复杂，涉及了多个方面：usb总线初始化、usb文件系统初始化、usb hub初始化、usb设备驱动注册等。其中，在usb hub初始化usb_hub_init过程中，它除了向系统注册usb hub驱动处，还创建了一个用于监控usb root hub状态的守护进程hub_thread.
hub_thread由kthread_run创建并唤醒：
- khubd_task = kthread_run(hub_thread, NULL, "khubd");
- if (!IS_ERR(khubd_task))
- return 0;
- static int hub_thread(void *__unused)
- {
- set_freezable();
- do {
- hub_events();
- wait_event_freezable(khubd_wait,
- !list_empty(&hub_event_list) ||
- kthread_should_stop());
- } while (!kthread_should_stop() || !list_empty(&hub_event_list));
- pr_debug("%s: khubd exiting\n", usbcore_name);
- return 0;
- }
接下来就是一个do...while的死循环，循环结束的条件是当前线程收到stop请求并且hub_event_list列表里为空，守护进程由kthread_run创建并唤醒，当调用kthread_stop时，就会停止该线程；只有收到kthread_stop且hub_event_list列表为空时才会跳出do...while循环。
在do...while循环中只有两行代码，hub_events为usb系统中最核心部分，这里只要hub_event_list里非空就会运行USB的枚举过程，直到hub_event_list为空，则跳出hub_events,通过wait_event_freezable进入休眠，其中khubd_wait为一个等待队列头，它通过静态方式 定义：
- static DECLARE_WAIT_QUEUE_HEAD(khubd_wait);
wait_event_freezable中第二个参数为等待队列进入休眠条件condition，只有第二个参数为假时才能进入休眠，即hub_event_list列表为空且没有收到stop请求，这里hub_event_list肯定为空，所以只要没有收到kthread_stop请求，就能进入休眠，休眠被唤醒后检测condition时否已经满足条件，即condition为真，hub_event_list不为空或收到stop请求，如果是收到stop请求，则直接退出do...while循环，如果是因为hub_event_list非空，则运行hub_events，实现usb枚举。
二 .守护进程唤醒
当运行完hub_events后，usb线程就会通过wait_event_freezable进入休眠状态，直到被信号中断或条件满足被唤醒，usb的守护进程由kick_khubd函数进行唤醒，该函数在多个地方被调用：
- static void kick_khubd(struct usb_hub *hub)
- {
- unsigned long flags;
- spin_lock_irqsave(&hub_event_lock, flags);
- if (!hub->disconnected && list_empty(&hub->event_list)) {
- list_add_tail(&hub->event_list, &hub_event_list);
- /* Suppress autosuspend until khubd runs */
- usb_autopm_get_interface_no_resume(
- to_usb_interface(hub->intfdev));
- wake_up(&khubd_wait);
- }
- spin_unlock_irqrestore(&hub_event_lock, flags);
- }
第6行，只有在hub连接并且hub中的event_list为初始状态；
第7行，将hub的event_list添加到hub_event_list列表，用于满足守护进程被唤醒时的条件。
第10行，自动挂载计数加1，停止hub在进行枚举的时候进入suspend态。
第12行，通过wake_up唤醒已经休眠的usb守护进程。
有多个地方可以调用kick_khubd来唤醒usb守护进程：
hub有两个端口，即control endpoint和interrupt endpoint，其中interrupt endpoint主要用于查询hub 上的port状态变化。在添加控制器驱动时会创建一个root hub，而当root hub的port上检测到有hub插入时，也会创建一个usb hub，在为root hub或普通hub进行配置时，会为它申请的interrupt endpoint申请urb相关资源：
- hub->urb = usb_alloc_urb(0, GFP_KERNEL);
- if (!hub->urb) {
- ret = -ENOMEM;
- goto fail;
- }
- usb_fill_int_urb(hub->urb, hdev, pipe, *hub->buffer, maxp, hub_irq, hub, endpoint->bInterval);
- static void hub_irq(struct urb *urb)
- {
- struct usb_hub *hub = urb->context;
- int status = urb->status;
- unsigned i;
- unsigned long bits;
- switch (status) {
- case -ENOENT: /* synchronous unlink */
- case -ECONNRESET: /* async unlink */
- case -ESHUTDOWN: /* hardware going away */
- return;
- default: /* presumably an error */
- /* Cause a hub reset after 10 consecutive errors */
- dev_dbg (hub->intfdev, "transfer --> %d\n", status);
- if ((++hub->nerrors < 10) || hub->error)
- goto resubmit;
- hub->error = status;
- /* FALL THROUGH */
- /* let khubd handle things */
- case 0: /* we got data: port status changed */
- bits = 0;
- for (i = 0; i < urb->actual_length; ++i)
- bits |= ((unsigned long) ((*hub->buffer)[i]))
- << (i*8);
- hub->event_bits[0] = bits;
- break;
- }
- hub->nerrors = 0;
- /* Something happened, let khubd figure it out */
- kick_khubd(hub);
- resubmit:
- if (hub->quiescing)
- return;
- if ((status = usb_submit_urb (hub->urb, GFP_ATOMIC)) != 0
- && status != -ENODEV && status != -EPERM)
- dev_err (hub->intfdev, "resubmit --> %d\n", status);
- }
对于ohci类型的root hub，它除了和其它hub一样，可以通过usb_submit_urb提交查询hub状态的请求，它还可以通过中断方式去查询，在用usb_add_hcd添加控制器驱动时，会为控制器申请中断：
- retval = usb_hcd_request_irqs(hcd, irqnum, irqflags);
- if (retval)
- goto err_request_irq;
对于ohci类型的控制器，在中断处理程序ohci_irq中，其中有一项就是用来监控root hub上的port状态的：
- if (ints & OHCI_INTR_RHSC) {
- ohci_vdbg(ohci, "rhsc\n");
- ohci->next_statechange = jiffies + STATECHANGE_DELAY;
- ohci_writel(ohci, OHCI_INTR_RD | OHCI_INTR_RHSC, ®s->intrstatus);
- ohci_writel(ohci, OHCI_INTR_RHSC, ®s->intrdisable);
- usb_hcd_poll_rh_status(hcd);
- }
对于root hub，当它使用usb_submit_urb去提交查询hub状态请求时，它是通过启动一个定时器rh_timer去定时查询root hub状态的，如果成功获取hub状态，并通过hub_irq返回，则在hub_irq最后会再次自动调用usb_submit_urb去获取hub状态。如果不能获取或不能成功通过hub_irq返回，则不会再去调用usb_submit_urb；
对于root hub可以通过主动去调用usb_submit_urb来查询port状态或通过控制器的中断来处理，除此之外，在向系统添加控制器驱动时，会自动创建并注册一个root hub，驱动将会对这个root hub匹配hub驱动并对它进行配置，配置完后它会主动的调用kick_khubd去唤醒守护进程(hub_activate)。
如果在枚举的时候发现插入的是一个usb hub，则也会为这个hub匹配其驱动，如果成功匹配驱动，便会对hub进行配置，配置成功后也会去调用kick_khubd去唤醒守护进程。
本文转自张昺华-sky博客园博客，原文链接：http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/4977116.html
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